中国南方不同沉积质红树林湿地氨氧化潜力与微生物群落的时空分异特征及其生态调控机制

本研究针对红树林湿地氮循环中氨氧化过程（PARs）的沉积质地差异机制，通过测定中国南方泥质/砂质海岸夏季/冬季的潜在氨氧化速率（PARaoa/PARaob）、AOA/AOB的amoA基因丰度及δ13Corg等参数，揭示红树林通过改变沉积物质地（粒径、有机质）显著提升氨氧化活性，其中AOA虽仅占<10%基因拷贝却贡献40% PARs，为海岸带生态修复提供理论依据。

　　

热带海岸带的红树林被誉为"蓝色碳汇"，但其在氮循环中的调控机制仍存在关键盲区。随着沿海富营养化加剧，理解红树林如何通过微生物驱动氨氧化过程（ammonia oxidation）净化水体氮污染，成为海岸带管理的科学难题。尤其在全球红树林分布区中，82%为砂质海岸，但现有研究多聚焦泥质沉积环境，这种认知偏差严重制约了红树林生态功能的精准评估。

中国海洋大学的研究团队在《Marine Pollution Bulletin》发表的研究，首次系统比较了中国南方泥质（如南沙、淇澳岛）与砂质海岸（如北海、吴川）红树林湿地的氨氧化微生物响应机制。通过季节性采样（2021年冬/夏），结合同位素示踪（δ¹³C_org）和高通量qPCR技术，量化了潜在氨氧化速率（PAR_total）及其微生物驱动因子（AOA/AOB的amoA基因），并关联分析了沉积物粒径、pH等12项环境参数。

关键技术方法
研究采用分层随机采样获取6个站点（3泥质/3砂质）的植被区与光滩表层沉积物，通过¹³C-尿素标记培养结合硝普钠抑制法区分PAR_aoa/PAR_aob；qPCR定量amoA基因拷贝数；元素分析仪测定δ¹³C_org；激光粒度仪分析沉积物粒径。

主要研究结果

1. 沉积物质地对氨氧化过程的控制作用
泥质海岸PAR_total（7.82±0.43 nmol g^-1 h^-1）显著高于砂质海岸（2.15±0.21 nmol g^-1 h^-1），这与泥质沉积物更细的粒径（D₅₀=28.7±5.2 μm）和更高有机质（OM=8.3±1.1%）相关。夏季PARs较冬季提升2.1-3.8倍，印证了温度对微生物活性的促进作用。

2. 红树林植被的生态放大器效应
植被区AOBamoA基因拷贝（1.89×10⁷ copies g^-1）始终高于AOA（4.32×10⁶ copies g^-1），但AOA的比活性（单位基因拷贝PAR贡献）达AOB的5.3倍。红树林通过降低pH（ΔpH=0.8）和增加铁含量（+37%），使砂质海岸PARs提升幅度（+215%）显著高于泥质海岸（+82%）。

3. 环境因子的交互影响
Mantel检验显示盐度（r=-0.71,p<0.01）和pH（r=-0.63,p<0.05）是抑制PARs的关键因子，而δ¹³C_org（-26.5‰至-22.3‰）与PARs的正相关（r=0.59）暗示陆源有机质输入对微生物的促进作用。

结论与意义
该研究首次揭示红树林对砂质海岸氮循环的提升效应强于泥质海岸，突破性地发现AOA在低丰度下的高功能贡献。这不仅为海岸带修复的选址（优先砂质岸段）提供科学依据，更创新性提出"沉积质地-微生物功能耦联"模型，为全球红树林碳氮耦合研究提供新范式。研究结果对应对海岸带富营养化、优化蓝碳增汇策略具有重要实践价值。